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第1章 光谱化学信息1

1-1 辐射和物质间的相互作用1

1-2 光谱化学分析的本质2

分析的类型2

样品3

光谱化学现象3

实际样品分析5

1-3 分析信息的表述6

校准数据6

原子和分子光谱6

响应函数的最优化8

1-4 光谱技术的评价标准9

实际考虑9

自动化以及多组分分析9

干扰和选择性10

性能指标10

小结11

习题11

参考文献12

第2章 光谱化学测量13

2-1 完整的光谱化学测量13

2-2 光强度的表示15

辐射度系统15

光度计量系统18

2-3 光谱化学方法19

发射光谱法19

吸收光谱法20

发光光谱法20

散射方法21

2-4 光谱信息的选择22

波长选择22

其它选择判据23

2-5 光学信号的测量24

分析信号24

发射和化学发光光谱法25

光致发光光谱法25

吸收光谱法26

习题28

参考文献29

第3章 光谱仪中的光学器件30

3-1 基本光学关系式30

守恒定律30

反射和折射定律31

吸收定律33

3-2 电磁波的干涉、衍射和偏振35

波的叠加35

光的干涉37

光的衍射37

光的偏振化38

3-3 调制器44

机械切光器44

电-光和磁-光调制器45

声光调制器46

3-4 成像与导光光学元件47

反射镜47

透镜50

像的照度53

光学像差54

光线分束器57

光纤58

3-5 滤光片、棱镜和光栅59

滤光片59

棱镜62

衍射光栅63

3-6 色散波长选择系统66

单色仪66

多色器和摄谱仪76

3-7 非色散系统78

Fabry-Perot干涉仪78

Michelson干涉仪81

其它干涉仪82

付立叶变换法的优点83

习题83

参考文献86

第4章 光源、换能器和测量系统88

4-1 黑体辐射88

Planck定律88

近似黑体表达式90

爱因斯坦系数90

黑体理论在光谱学中的应用91

4-2 常见辐射源92

光源特性92

连续谱光源93

连续谱加线谱光源95

线光源96

其它光源98

标准光源99

4-3 激光光源99

激光原理99

激光器类型101

激光的特性108

非线性光学效应108

小结109

4-4 光学换能器109

换能器特性110

热检测器111

光子检测器112

多道检测器118

4-5 信号处理和读出系统122

概述122

调制原理123

信号调整126

模拟信号处理128

计算机数据采集132

数字信号处理过程133

读出和显示系统134

4-6 光学光谱仪134

单道光谱仪134

多通道光谱仪136

多路系统136

定量读出表示式137

习题138

参考文献140

第5章 信噪比142

5-1 信号和噪音的特性142

噪音大小143

噪音类型143

信号特征及信噪比144

5-2 信号处理过程以及读出系统的频率特征145

振幅传输函数145

系统带通146

读出信号的噪音147

5-3 噪音源148

量子噪音、二次发射噪音以及散粒噪音149

闪变效应噪音152

其它噪音源153

5-4 发射和发光测量中的信噪比表示式154

一般表达式155

空白噪音限制的S/N表达式156

信号-散粒效应噪音限制的S/N表达式158

信号闪变效应噪音限制的S/N表达式158

S/N和分析信号的关系表达式158

5-5 吸收测量中的信噪比表达式159

一般公式159

0%T噪音限制时的表达式162

信号散粒效应噪音限制时的表达式162

信号-闪变效应噪音限制时的表达式162

其它噪音源163

直接吸光度读出163

5-6 信噪比增强技术163

频域滤波164

分析和背景信号水平的调整164

光子计数165

调制技术166

双光束和双道技术169

时域滤波169

多道和多路系统170

习题171

参考文献173

第6章 光谱化学分析中的方法论175

6-1 外标校正175

6-2 光谱化学方法的系统误差176

基体误差176

标准误差178

样品获取、制备和测量误差179

6-3 光谱测量的偶然误差179

浓度标准偏差的测定179

统计表述180

其它考虑181

6-4 灵敏度与检出限182

灵敏度182

检出限184

6-5 减小系统和偶然误差的方法187

分离187

饱和、缓冲和掩蔽方法188

稀释、基体匹配和参量法189

内空白和内标法189

标准加入法190

基于光谱编码的方法191

化学选择性193

仪器校正方法193

6-6 自动光谱化学测量194

习题198

参考文献200

第7章 原子光谱法导论202

7-1 样品引入和原子化202

概述202

雾化器205

雾化后自由原子的形成207

非连续进样时自由原子的形成211

7-2 原子光谱法中的干扰211

空白干扰211

待测物干扰213

7-3 原子的电子态215

量子数215

偶合方式216

光谱项符号217

选律和原子光谱219

附加分裂效应220

统计权重和配分函数221

7-4 光谱线轮廓222

寿命变宽223

Doppler变宽225

谱线变宽的其它原因226

总谱线轮廓226

7-5 光谱线强度228

热发射229

吸收231

原子荧光235

习题238

参考文献240

第8章 火焰和等离子体原子发射光谱法242

8-1 理想的原子发射光谱系统243

由发射光谱获得的信息243

理想发射光谱的特点243

原子化器温度244

8-2 火焰原子发射光源244

火焰的性质245

样品引入火焰方法247

原子化和激发特性249

与理想光源的比较250

8-3 等离子体原子发射光源250

电感耦合等离子体250

微波等离子体253

DC等离子体255

8-4 火焰和等离子体发射光谱仪256

波长选择256

换能器和电子元件260

计算机控制260

8-5 信号和噪音260

读出信号261

信噪比表达式262

信噪比的最佳化262

8-6 性能特点264

线性264

精密度265

准确度266

检出限267

8-7 方法和应用268

分析线的辨认和选择269

分析操作方法269

应用270

习题272

参考文献273

第9章 电弧和火花发射光谱法275

9-1 电弧激发光源275

自由燃烧DC电弧275

其它类型电弧278

电弧作为理想发射光源279

9-2 高压火花和其它发射光源279

高压火花放电279

其它激发光源283

9-3 仪器装置和性能特点285

电弧和火花发射的照相检测285

性能特性286

9-4 方法和应用287

定性和半定量方法287

定量方法288

应用288

习题289

参考文献289

第10章 原子吸收分光光度法291

10-1 原子化器292

火焰原子化器292

电热原子化器292

其它样品引入和原子化技术296

10-2 信号和噪音表达式298

读出表达式298

信号/噪音表达式301

10-3 仪器304

市售原子吸收分光光度计的常见特点305

双光束系统306

背景校正306

多元素分光光度计312

10-4 性能特点314

线性314

精密度316

准确度317

特征浓度和检出限318

10-5 方法和应用320

火焰原子化320

电热原子化321

应用323

习题324

参考文献325

第11章 原子荧光光谱法328

11-1 荧光类型328

11-2 仪器330

激发光源331

原子化器和样品引入332

波长选择和信号处理333

多元素仪器333

11-3 信号和噪音表达式335

信号表达式335

饱和荧光338

信号/噪音表达式340

11-4 性能特点和应用342

线性342

精密度和准确度342

检出限343

应用344

概述345

习题345

参考文献346

第12章 分子光谱法导论348

12-1 分子光谱348

12-2 转动光谱349

12-3 振动光谱350

纯振动跃迁350

转动-振动跃迁351

12-4 双原子分子的电子吸收光谱352

电子态352

电子跃迁355

12-5 多原子分子的电子吸收光谱358

电子态和跃迁358

电子光谱359

电子谱带的形状和强度361

12-6 发光光谱362

去活化过程362

量子效率和功率产率364

发光寿命366

猝灭和激发态的反应367

谱带形状369

结构效应369

环境的影响371

发光的偏振372

习题374

参考文献375

第13章 紫外和可见分子吸收分光光度法377

13-1 仪器装置377

仪器部件378

读出装置原理385

其它特性388

13-2 信号和噪音的表达式389

读数表示式390

信噪比表达式392

13-3 比尔定律的表观偏差397

非零截距397

化学平衡产生的非线性397

其它化学效应产生的非线性399

多色辐射引起的非线性399

杂散辐射引起的非线性401

其它仪器原因引起的非线性404

13-4 方法和性能特征406

定量分析一般原理406

性能特征409

13-5 应用411

定性分析411

基础应用412

常规定量测定413

非有机组分的测定413

多组分测定416

分光光度滴定法416

反应速率法测定418

其它定量技术和用途421

色谱应用422

自动测量424

反射测量425

旋光色散和圆二色性测量425

习题426

参考文献429

第14章 红外光谱法433

14-1 红外吸收基础433

红外吸收要求433

振动模式数目434

基团频率435

振动耦合436

14-2 仪器437

色散红外分光光度计437

付里叶变换红外光谱仪440

非色散IR仪器444

14-3 样品制备技术445

气体样品446

液体样品446

固体样品448

微量进样装置448

14-4 定性分析和结构测定449

相关图449

光谱的收集和检索系统452

应用452

14-5 定量红外吸收分光光度法453

非线性453

吸收的测量454

IR吸收测量的精密度455

应用456

14-6 近红外和远红外吸收457

近红外光谱457

远红外光谱法461

14-7 红外反射和发射462

红外反射法462

红外发射光谱465

习题466

参考文献467

第15章 分子发光光谱法469

15-1 仪器装置469

激发光源470

波长选择器件472

样品室和样品池473

样品池几何结构473

检测器474

数据处理、操作和读出装置474

数据报告474

补偿和校正技术477

15-2 信号和噪音的表达式481

信号表达式481

信号表达式的改进486

溶液变量487

校正测量488

饱和效应489

信噪比表达式490

检出限491

15-3 分子荧光光谱法493

方法493

背景信号494

性能特征495

定性分析497

基本应用498

量子效率测定498

定量分析499

多组分分析502

分光荧光滴定503

荧光色谱检测503

气相荧光504

免疫测定504

遥感505

15-4 分子磷光光谱法505

低温磷光505

室温磷光506

仪器装置508

方法510

性能特征510

应用511

15-5 化学发光511

原理511

仪器装置513

溶液化学发光515

生物发光517

气相化学发光518

电化学发光518

15-6 寿命和偏振测量518

寿命测量518

偏振技术524

习题524

参考文献526

第16章 分子散射法530

16-1 辐射散射原理530

弹性散射530

非弹性散射533

16-2 拉曼光谱534

理论535

仪器装置538

拉曼与IR光谱法比较542

共振拉曼光谱544

应用545

非线性拉曼散射547

16-3 比浊法和散射浊度法550

仪器装置和理论550

应用551

16-4 激光散射法552

分子量的测定553

小角散射555

准弹性光散射556

Brillouin散射558

16-5 激光遥感559

激光雷达559

应用560

习题561

参考文献562

第17章 刚出地平线的光谱化学技术564

17-1 光声光谱法564

仪器设备564

原理566

应用567

17-2 热透镜光谱法568

仪器装置568

热透镜形成模型570

分析应用571

其它有关热光方法571

17-3 原子的激光电离571

激光增强电离法573

共振电离法575

小结576

17-4 其它以激光为基础的技术576

内腔吸收577

分子多光子电离577

无多普勒吸收光谱578

参考文献582

附录A 统计学概念584

A-1 统计量584

平均偏差和标准偏差584

几率分布585

假设检验588

置信区间588

A-2 不确定度的传递589

参考文献591

附录B 光学材料的性质593

B-1 折射率593

B-2 透射特性594

B-3 反射镜材料的反射率595

B-4 其它性质597

参考文献597

附录C 光学滤光片的特性598

参考文献600

附录D 光电倍增管601

附录E 样品制备方法603

E-1 样品溶解方法603

E-2 分离和预浓缩603

参考文献604

附录F 原子和分子跃迁605

F-1 Einstein系数605

F-2 振子强度606

F-3 实验和基本量之间的关系607

F-4 单位问题609